地聚物混凝土材料和構(gòu)件的高溫性能及損傷機(jī)理研究

地聚物具有與波特蘭水泥相近的力學(xué)性能、高溫性能和耐久性，但其生產(chǎn)過程中的能耗和二氧化碳釋放量遠(yuǎn)低于波特蘭水泥，因此被認(rèn)為是最有前途的水泥替代物之一。本項目采用堿激發(fā)偏高嶺土和粉煤灰的混合物制備地聚物混凝土，首先對地聚物混凝土的工作性能、熱工性能、常溫和高溫力學(xué)性能、高溫爆裂性能、微觀結(jié)構(gòu)以及鋼筋-地聚物混凝土的粘結(jié)-滑移性能進(jìn)行了試驗研究，然后開展了鋼筋-地聚物再生混凝土梁柱構(gòu)件和纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)地聚物砂漿抗剪加固鋼筋混凝土梁的常溫靜載試驗、改進(jìn)的地聚物粘貼纖維布加固鋼筋混凝土梁的明火試驗以及鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)地聚物砂漿約束素混凝土柱的常溫和高溫力學(xué)性能試驗?；谠囼炑芯亢屠碚摲治鼋Y(jié)果，獲得了地聚物混凝土的優(yōu)化配方，提出了鋼筋-地聚物混凝土的高溫粘結(jié)-滑移模型，查明了地聚物混凝土和地聚物材料加固構(gòu)件的高溫?fù)p傷規(guī)律及損傷機(jī)理，建立了地聚物再生混凝土梁柱構(gòu)件的正截面承載力、纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)地聚物砂漿抗剪加固鋼筋混凝土梁的抗剪承載力以及鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)地聚物砂漿約束素混凝土柱的高溫后剩余承載力計算公式。本項目的順利完成將推動地聚物材料的進(jìn)一步研究和實際工程應(yīng)用，尤其是在混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的應(yīng)用，從而產(chǎn)生較大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，因而具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。 2100433B

地聚物具有與波特蘭水泥相近的力學(xué)性能、高溫性能和耐久性，但其生產(chǎn)過程中的能耗和二氧化碳釋放量遠(yuǎn)低于波特蘭水泥，因此被認(rèn)為是最有前途的水泥替代物之一。本項目采用堿激發(fā)偏高嶺土和粉煤灰的混合物制備地聚物混凝土，首先對地聚物混凝土材料的常溫和高溫力學(xué)性能、熱工性能、微觀結(jié)構(gòu)以及鋼筋-地聚物混凝土之間的粘結(jié)-滑移性能進(jìn)行實驗研究，然后開展鋼筋-地聚物混凝土梁柱構(gòu)件的常溫靜載試驗和明火試驗及相應(yīng)的有限元分析?；趯嶒炑芯亢陀邢拊治鼋Y(jié)果，評估地聚物混凝土應(yīng)用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可行性，提出地聚物混凝土的配合比設(shè)計方法和鋼筋-地聚物混凝土之間的高溫粘結(jié)-滑移模型，查明地聚物混凝土材料和構(gòu)件的高溫?fù)p傷規(guī)律及損傷機(jī)理，建立地聚物混凝土梁柱構(gòu)件的正截面承載力計算公式和耐火極限計算公式。本項目的順利開展將推動地聚物混凝土材料的研發(fā)及工程應(yīng)用，并為地聚物混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考依據(jù)，因而具有重要的理論意義和實用價值。

活性粉末混凝土是一種具有超高強(qiáng)度、高韌性和高耐久性的新型水泥基復(fù)合材料。將這種材料應(yīng)用于高烈度地震區(qū)的大跨度橋梁或高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)等工程建設(shè)，不僅可以有效地減小構(gòu)件截面尺寸，降低結(jié)構(gòu)自重和地震慣性力，還可以保證結(jié)構(gòu)具有良好的位移延性能力。本項目擬通過材料的單軸及多軸加載試驗研究，從分析材料的基本損傷機(jī)理出發(fā)，采用損傷變量反映微觀損傷對活性粉末混凝土材料宏觀力學(xué)性能劣化的影響，提出一個基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和不可逆熱力學(xué)理論的活性粉末混凝土損傷本構(gòu)模型及損傷演化方程；通過開展活性粉末混凝土墩柱配筋構(gòu)件的擬靜力試驗及其擬動力試驗，研究活性粉末混凝土墩柱構(gòu)件的抗震性能及損傷機(jī)理，并應(yīng)用損傷本構(gòu)模型建立活性粉末混凝土墩柱構(gòu)件的彈塑性地震反應(yīng)分析方法。本項目的研究結(jié)果將是活性粉末混凝土復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論基礎(chǔ)。 2100433B

本項目擬對含缺陷自動鋪絲復(fù)合材料構(gòu)件的損傷失效機(jī)理和承載能力開展研究，針對含間隙、重疊、間隙/重疊、扭曲波紋四種典型纖維鋪放缺陷，開展復(fù)合材料板殼的損傷演化行為的實驗研究；發(fā)展典型缺陷相應(yīng)的損傷斷裂力學(xué)理論，建立適用的損傷分析模型來分析其損傷演變規(guī)律和失效行為；發(fā)展變角度鋪設(shè)、變剛度層合結(jié)構(gòu)的剛度計算理論，提出相應(yīng)的有限元分析方法；針對預(yù)設(shè)不同鋪放缺陷形式的加筋板殼結(jié)構(gòu)，開展其屈曲和后屈曲過程中的損傷失效行為和承載能力研究，為含缺陷自動鋪絲復(fù)合材料構(gòu)件的力學(xué)性能評估提供分析工具。